表冷器热工计算(16)

表面式冷却器的热工计算总传热系数与总传热热阻如前所述，间壁式换热器的类型很多，从其热工计算的方法和步骤来看，实质上大同小异。

下面即以本专业领域使用较广的、显热交换和潜热交换可以同时发生的表面式冷却器为例，详细说明其具体的计算方法。

别的诸如加热器、冷凝器、散热器等间壁式换热器的热工计算方法，本节给予概略介绍。

对于换热器的分析与计算来说，决定总传热系数是最基本但也是最不容易的。

回忆传热学的内容，对于第三类边界条件下的传热问题，总传热系数可以用一个类似于牛顿冷却定律的表达式来定义，即（6-4）式中的Δt是总温差；总传热系数与总热阻成反比，即：（6-5）式中Rt为换热面积为A时的总传热热阻，℃/W。

如果两种流体被一管壁所隔开，由传热学知，其单位管长的总热阻为（6-6）单位管长的内外表面积分别为πdi 和πd，此时传热系数具有如下形式：对外表面（6-7）对内表面（6-7）其中K0A0=K i A i应该注意，公式(6-6)至(6-8)仅适用于清洁表面。

通常的换热器在运行时，由于流体的杂质、生锈或是流体与壁面材料之间的其他反应，换热表面常常会被污染。

表面上沉积的膜或是垢层会大大增加流体之间的传热阻力。

这种影响可以引进一个附加热阻来处理，这个热阻就称为污垢热阻R f。

其数值取决于运行温度、流体的速度以及换热器工作时间的长短等。

对于平壁，考虑其两侧的污垢热阻后，总热阻为（6-9）把管子内、外表面的污垢热阻包括进去之后，对于外表面，总传热系数可表示为（6-10）对于内表面则为（6-11）知道了h0、R f，0、h i和R f，i以后，就可以确定总传热系数，其中的对流换热系数可以由以前传热学中给出的有关传热关系式求得。

应注意，公式(6-9)～(6-11)中壁面的传导热阻项是可以忽略的，这是因为通常采用的都是材料的导热系数很高的薄壁。

此外，经常出现某一项对流换热热阻比其它项大得多的情况，这时它对总传热系数起支配作用。

表冷器计算书(一)前表冷器a.已知：①风量:14000CMH空气质量流量 q mg=(14000×1.2)/3600≈4。

667kg/s空气体积流量 q vg=14000/3600≈3。

889m3/s②空气进、出口温度：干球：35/17℃湿球：30。

9/16。

5℃③空气进、出口焓值：105.26/46。

52KJ/㎏④进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器）⑤阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器）b.计算：①接触系数ε2：ε2= 1—（t g2—t s2)/（t g1-t s1）=1—（17—16。

5)/（35—30。

9）≈0.878②查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：当Vy=2。

3～2。

5m/s时:GLⅡ六排的ε2=0.887～0.875从这我们可以看出：六排管即可满足要求。

（可得出如下结论:在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想,即使强行增加排数仍旧帮助不大。

我近30遍的手工计算也证明了这一点。

提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。

通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增加一点，水阻就大的吓人。

于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多,水程就一个来回。

这样就出现了大流量小温差的情况,水流速ω可以提高.在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。

很容易我们发现对数平均温差提高了很多。

从而达到了提高换热总量的目的。

）③选型分析：⊙冷负荷 Q= q mg×(h1—h2)4。

667×（105。

26－46.52）≈274。

14Kw（235760Kcal/h) ⊙由六排管的水阻△Pw=64。

68ω1.854≤70Kpa得：管内水流速ω≤1.04356m/s[水阻的大小和水程的长短也有密切的关系,经验公式没有对此给个说法。

推论：八排管（即实际上的二排管)在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。

表冷器热工计算新方法 ——— 水侧热交换效率法乐有奋 ☆ 王清平清华同方人工环境有限公司 摘要 传统的表冷器热工计算方法如干球温度效率法和湿球温度效率法 ,一般以复杂的空气侧热湿交换为研究重点 ,在计算中作一些并不十分严密的简化处理 ,会降低计算的精度 , 并在推导和使用中存在缺陷与不足 ;提出一种水侧热交换效率法 ,该方法将有显热交换的水侧 作为研究重点 ,物理意义明确 ,数学推导严格 ,实验验证计算精度很好 。

关键词 表冷器 热工计算 水侧热交换效率 新算法N e w t h e r m o d y n a mi c c a l c ul a ti o n m e t h o d f or s urf a c e a ir c o ol e r s :h e a t 2e x c h a n g e e f f i c i e n c y of w a t e rs i d e m e t h o dB y Y ue Y ou fen ★ and Wang Qing pingA bs t r a c t Tr a di t i o n a l t h e r m o d y n a m ic c a lc u l a t i o n m e t h o d s , s u c h as d r y bul b t e mp e r a t ur e ef f icie nc ym e t h o d a n d w e t b ul b t e mp e r a t u r e ef f icie nc y me t h o d , a r e bas e d o n t h e s t ud y of h e a t a n d m a ss t r a n sf e r a t ai r si de . The c a lc ul a t i o n acc u r a c y is n o t hi g h be c a u s e of si m p l if ie d c a lc ul a t i o n w a y . Th e r e a r e s o m e d ef e c t s a n d s h o r t a ges du r i n g de d uci n g a n d usi n g . Puts f o r w a r d a n e w m e t h o d , h e a t 2e x c h a n ge ef f icie n c y of w a t e r si d e m e t h o d , w hic h is base d o n s e n si ble he a t e xc h a n ge a t w a t e rsi de wi t h def i ni t e p h y sic al m e a n i n g a n d s t r ic t m a t h e m a t i c a l de d u ci n g . Exp e r i m e n t a l r e s u l t s h o ws t h a t t h e ne w m e t h o d h a s be t t e r c a lc u l a t i o n acc u r a c y . Ke yw o r ds s u r f a c e ai r c o o le r , t h e r m o d y n a mic c a lc u l a t i o n , h e a t 2e x c h a n g e ef f icie n c y of w a t e rsi d e , ne w c a lc u l a t i o n m e t h o d ★ T s inghua Tongf a n g Artifi ci al Environme nt Co . , Lt d . , Beijing , China0 引言表面式空气冷却器 ( 以下简称表冷器) 是空调 机组的核心部件 ,其热工计算是空调领域的经典问 题 ,目前广泛使用的最具代表性的计算方法有干球 温度效率法和湿球温度效率法 ,此外一些学者还提 出了图解法 、焓效率法 、线性方程组求解法 、当量温 差法 、传热单元数法等 。